माइक्रोवेव

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This article is about the electromagnetic wave. For the cooking appliance, see Microwave oven. For other uses, see Microwaves (disambiguation).
फ्रेज़ियर पीक , वेंचुरा काउंटी, कैलिफोर्निया पर माइक्रोवेव रिले लिंक के लिए विभिन्न डिश एंटेना के साथ एक दूरसंचार टावर। नमी को दूर रखने के लिए बर्तनों के छिद्रों को प्लास्टिक की चादरों (रेडोम्स) से ढक दिया जाता है।

माइक्रोवेव विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक रूप है जिसकी तरंग दैर्ध्य लगभग एक मीटर से लेकर एक मिलीमीटर तक होती है आवृत्ति क्रमशः 300 मेगाहर्ट्ज और 300 गीगाहर्ट्ज़ के बीच।[1][2][3][4][5] विभिन्न स्रोत विभिन्न आवृत्ति श्रेणियों को माइक्रोवेव के रूप में परिभाषित करते हैं; उपरोक्त व्यापक परिभाषा में अल्ट्रा हाई फ़्रीक्वेंसी और अत्यंत उच्च आवृत्ति (मिलीमीटर तरंग ) बैंड दोनों शामिल हैं। रेडियो-फ़्रीक्वेंसी इंजीनियरिंग में एक अधिक सामान्य परिभाषा 1 और 100 गीगाहर्ट्ज़ (0.3 मीटर और 3 मिमी के बीच तरंग दैर्ध्य) के बीच की सीमा है।[2] सभी मामलों में, माइक्रोवेव में पूरे सुपर हाई फ़्रीक्वेंसी बैंड (3 से 30 GHz, या 10 से 1 सेमी) कम से कम शामिल होते हैं। माइक्रोवेव रेंज में आवृत्तियों को अक्सर उनके रेडियो बैंड # आईईईई पदनामों द्वारा संदर्भित किया जाता है: एस बैंड, सी बैंड (आईईईई) , एक्स बैंड, केयू बैंड | केu, K बैंड (IEEE), या Ka बैंड|Ka बैंड, या समान नाटो या यूरोपीय संघ के पदनामों द्वारा।

उपसर्ग micro-माइक्रोवेव में माइक्रोमीटर रेंज में तरंग दैर्ध्य का सुझाव देने के लिए नहीं है। बल्कि, यह इंगित करता है कि माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी से पहले उपयोग की जाने वाली रेडियो तरंगों की तुलना में माइक्रोवेव छोटे (कम तरंग दैर्ध्य वाले) होते हैं। दूर अवरक्त, टेराहर्ट्ज विकिरण, माइक्रोवेव और अल्ट्रा-हाई-फ़्रीक्वेंसी रेडियो तरंगों के बीच की सीमाएँ काफी मनमानी हैं और अध्ययन के विभिन्न क्षेत्रों के बीच विभिन्न प्रकार से उपयोग की जाती हैं।

माइक्रोवेव लाइन-ऑफ़-विज़न द्वारा यात्रा करते हैं|लाइन-ऑफ-विज़न; कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगों के विपरीत, वे पहाड़ियों के चारों ओर विवर्तित नहीं होती हैं, पृथ्वी की सतह को जमीनी तरंगों के रूप में पालन करती हैं, या आयनमंडल से परावर्तित होती हैं, इसलिए स्थलीय माइक्रोवेव संचार लिंक दृश्य क्षितिज द्वारा लगभग तक सीमित हैं 40 miles (64 km). बैंड के उच्च अंत में, वे वातावरण में गैसों द्वारा अवशोषित होते हैं, व्यावहारिक संचार दूरी को लगभग एक किलोमीटर तक सीमित कर देते हैं। आधुनिक तकनीक में माइक्रोवेव का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए पॉइंट-टू-पॉइंट (दूरसंचार) | पॉइंट-टू-पॉइंट संचार लिंक, वायरलेस नेटवर्क, माइक्रोवेव रेडियो रिले नेटवर्क, रडार, उपग्रह संचार, चिकित्सा डायाथर्मी और कैंसर उपचार, रिमोट सेंसिंग, रेडियो खगोल विज्ञान, कण त्वरक , स्पेक्ट्रोस्कोपी, औद्योगिक हीटिंग, टकराव से बचाव प्रणाली , गेराज दरवाजा खोलने वाले और बिना चाबी के प्रवेश प्रणाली, और माइक्रोवेव ओवन में खाना पकाने के लिए।

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम

माइक्रोवेव विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में सामान्य रेडियो तरंगों के ऊपर और अवरक्त प्रकाश के नीचे आवृत्ति के साथ एक स्थान पर कब्जा कर लेते हैं:

Electromagnetic spectrum
Name Wavelength Frequency (Hz) Photon energy (eV)
Gamma ray < 0.01 nm > 30 EHz > 124 keV
X-ray 0.01 nm – 10 nm 30 EHz – 30 PHz 124 keV – 124 eV
Ultraviolet 10 nm – 400 nm 30 PHz – 750 THz 124 eV – 3 eV
Visible light 400 nm – 750 nm 750 THz – 400 THz 3 eV – 1.7 eV
Infrared 750 nm – 1 mm 400 THz – 300 GHz 1.7 eV – 1.24 meV
Microwave 1 mm – 1 m 300 GHz – 300 MHz 1.24 meV – 1.24 µeV
Radio ≥ 1 m ≤ 300 MHz ≤ 1.24 µeV

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के विवरण में, कुछ स्रोत माइक्रोवेव को रेडियो तरंगों के रूप में वर्गीकृत करते हैं, जो रेडियो तरंग बैंड का एक उपसमुच्चय है; जबकि अन्य माइक्रोवेव और रेडियो तरंगों को अलग-अलग प्रकार के विकिरण के रूप में वर्गीकृत करते हैं। यह एक मनमाना भेद है।

प्रचार

Main article: Radio propagation

[[File:Atmospheric Microwave Transmittance at Mauna Kea (simulated).svg|right|thumb|300px|0.001 मिमी के अवक्षेपित जल वाष्प स्तर के साथ शुष्क हवा में माइक्रोवेव और दूर अवरक्त विकिरण का वायुमंडलीय क्षीणन । ग्राफ में नीचे की ओर की स्पाइक्स उन आवृत्तियों के अनुरूप होती हैं जिन पर माइक्रोवेव अधिक मजबूती से अवशोषित होते हैं। इस ग्राफ़ में 0 से 1 THz तक आवृत्तियों की श्रेणी शामिल है; माइक्रोवेव 0.3 और 300 गीगाहर्ट्ज़ के बीच की सीमा में सबसेट हैं। माइक्रोवेव पूरी तरह से लाइन-ऑफ-विज़न प्रचार द्वारा यात्रा करते हैं।लाइन-ऑफ-विज़न पथ; कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगों के विपरीत, वे जमीनी तरंगों के रूप में यात्रा नहीं करती हैं जो पृथ्वी के समोच्च का अनुसरण करती हैं, या आयनमंडल (आकाश तरंगों) से परावर्तित होती हैं।[6] हालांकि बैंड के निचले सिरे पर वे उपयोगी स्वागत के लिए पर्याप्त दीवारों के निर्माण से गुजर सकते हैं, आमतौर पर पहले फ़्रेज़नेल क्षेत्र के रास्ते के अधिकारों की आवश्यकता होती है। इसलिए, पृथ्वी की सतह पर, माइक्रोवेव संचार लिंक दृश्य क्षितिज द्वारा लगभग . तक सीमित हैं 30–40 miles (48–64 km). माइक्रोवेव वातावरण में नमी से अवशोषित होते हैं, और आवृत्ति के साथ क्षीणन बढ़ता है, बैंड के उच्च अंत में एक महत्वपूर्ण कारक (बारिश फीका) बन जाता है। लगभग 40 गीगाहर्ट्ज़ से शुरू होकर, वायुमंडलीय गैसें भी माइक्रोवेव को अवशोषित करना शुरू कर देती हैं, इसलिए इस आवृत्ति से ऊपर माइक्रोवेव ट्रांसमिशन कुछ किलोमीटर तक सीमित है। एक वर्णक्रमीय बैंड संरचना विशिष्ट आवृत्तियों पर अवशोषण शिखर का कारण बनती है (दाईं ओर ग्राफ देखें)। 100 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर, पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा विद्युत चुम्बकीय विकिरण का अवशोषण इतना अधिक है कि यह प्रभाव में है अस्पष्टता (प्रकाशिकी) , जब तक कि तथाकथित अवरक्त और ऑप्टिकल विंडो आवृत्ति रेंज में वातावरण फिर से पारदर्शी नहीं हो जाता।

ट्रोपोस्कैटर

Main article: Tropospheric scatter

आकाश में एक कोण पर निर्देशित माइक्रोवेव बीम में, बिजली की एक छोटी मात्रा बेतरतीब ढंग से बिखर जाएगी क्योंकि किरण क्षोभमंडल से होकर गुजरती है।[6] क्षोभमंडल के उस क्षेत्र पर केंद्रित एक उच्च लाभ एंटीना के साथ क्षितिज से परे एक संवेदनशील रिसीवर सिग्नल उठा सकता है। इस तकनीक का उपयोग क्षोभमंडल से परे 300 किमी तक की दूरी पर संचार करने के लिए ट्रोपोस्फेरिक स्कैटर (ट्रोपोस्कैटर) संचार प्रणालियों में 0.45 और 5 गीगाहर्ट्ज़ के बीच आवृत्तियों पर किया गया है।

एंटेना

[[Image:Diplexer1.jpg|thumb|माइक्रोवेव ले जाने के लिए वेवगाइड का उपयोग किया जाता है। एक हवाई यातायात नियंत्रण रडार में वेवगाइड और एक डिप्लेक्सर का उदाहरण]] माइक्रोवेव की लघु तरंग दैर्ध्य पोर्टेबल उपकरणों के लिए सर्वदिशात्मक एंटेना को 1 से 20 सेंटीमीटर लंबे, बहुत छोटे बनाने की अनुमति देती है, इसलिए माइक्रोवेव आवृत्तियों का व्यापक रूप से वायरलेस उपकरणों जैसे सेलफोन , ताररहित फोन और वायरलेस लैन (वाई-फाई) एक्सेस के लिए उपयोग किया जाता है। लैपटॉप , और ब्लूटूथ इयरफ़ोन के लिए। इस्तेमाल किए गए एंटेना में शॉर्ट व्हिप एंटेना, रबर डकी एंटेना, स्लीव द्विध्रुवीय एंटीना , पैच एंटीना और सेल फोन में इस्तेमाल होने वाले प्रिंटेड सर्किट उलटा एफ एंटीना (पीआईएफए) शामिल हैं।

उनकी छोटी तरंग दैर्ध्य भी माइक्रोवेव के संकीर्ण बीम को आसानी से छोटे एंटीना लाभ एंटीना (रेडियो) द्वारा आधा मीटर से 5 मीटर व्यास तक उत्पादित करने की अनुमति देती है। इसलिए, माइक्रोवेव के बीम का उपयोग पॉइंट-टू-पॉइंट (दूरसंचार) | पॉइंट-टू-पॉइंट संचार लिंक और रडार के लिए किया जाता है। संकीर्ण बीम का एक लाभ यह है कि वे समान आवृत्ति का उपयोग करके आस-पास के उपकरणों में हस्तक्षेप नहीं करते हैं, जिससे आस-पास के ट्रांसमीटरों द्वारा आवृत्ति का पुन: उपयोग किया जा सकता है। परवलयिक एंटीना | परवलयिक (डिश) एंटेना माइक्रोवेव आवृत्तियों पर सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले निर्देश एंटेना हैं, लेकिन हॉर्न एंटीना , स्लॉट एंटेना और लेंस एंटीना भी उपयोग किए जाते हैं। उपभोक्ता उपकरणों में फ्लैट माइक्रोस्ट्रिप एंटीना का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। माइक्रोवेव आवृत्तियों पर व्यावहारिक एक अन्य निर्देश एंटीना चरणबद्ध सरणी है, जो एंटेना का एक कंप्यूटर नियंत्रित सरणी है जो एक बीम उत्पन्न करता है जिसे इलेक्ट्रॉनिक रूप से विभिन्न दिशाओं में चलाया जा सकता है।

माइक्रोवेव आवृत्तियों पर, संचरण लाइनें जो एंटेना से और एंटेना से कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगों को ले जाने के लिए उपयोग की जाती हैं, जैसे कि समाक्षीय केबल और जुड़वां सीसा, में अत्यधिक बिजली की हानि होती है, इसलिए जब कम क्षीणन की आवश्यकता होती है तो माइक्रोवेव को वेवगाइड (विद्युत चुंबकत्व) नामक धातु के पाइप द्वारा ले जाया जाता है। )एस। वेवगाइड रन की उच्च लागत और रखरखाव आवश्यकताओं के कारण, कई माइक्रोवेव एंटेना में ट्रांसमीटर का आउटपुट चरण या रेडियो रिसीवर का आरएफ फ्रंट एंड एंटीना पर स्थित होता है।

डिजाइन और विश्लेषण

माइक्रोवेव शब्द का इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स और सर्किट सिद्धांत में भी अधिक तकनीकी अर्थ है।[7][8] उपकरण और तकनीकों को गुणात्मक रूप से माइक्रोवेव के रूप में वर्णित किया जा सकता है जब संकेतों की तरंग दैर्ध्य लगभग सर्किट के आयामों के समान होती है, ताकि गांठदार-तत्व मॉडल | लम्प्ड-एलिमेंट सर्किट सिद्धांत गलत हो, और इसके बजाय वितरित-तत्व मॉडल और ट्रांसमिशन-लाइन सिद्धांत डिजाइन और विश्लेषण के लिए अधिक उपयोगी तरीके हैं।

परिणामस्वरूप, व्यावहारिक माइक्रोवेव सर्किट कम-आवृत्ति वाले रेडियो तरंगों के साथ उपयोग किए जाने वाले असतत प्रतिरोधों, संधारित्र और प्रारंभ करनेवाला ्स से दूर चले जाते हैं। कम आवृत्तियों पर उपयोग की जाने वाली ओपन-वायर और समाक्षीय ट्रांसमिशन लाइनों को वेवगाइड और स्ट्रिपलाइन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, और लम्प्ड-एलिमेंट ट्यून्ड सर्किट को कैविटी रेज़ोनेटर या रेज़ोनेंट स्टब्स द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।[7] बदले में, उच्च आवृत्तियों पर, जहां विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तरंग दैर्ध्य उन्हें संसाधित करने के लिए उपयोग की जाने वाली संरचनाओं के आकार की तुलना में छोटी हो जाती है, माइक्रोवेव तकनीक अपर्याप्त हो जाती है, और प्रकाशिकी के तरीकों का उपयोग किया जाता है।

माइक्रोवेव स्रोत

Cutaway view inside a cavity magnetron as used in a microwave oven (left). Antenna splitter: microstrip techniques become increasingly necessary at higher frequencies (right).
अलग रडार स्पीड गन। तांबे के रंग के हॉर्न एंटेना के अंत से जुड़ी ग्रे असेंबली गन डायोड है जो माइक्रोवेव उत्पन्न करती है।

उच्च शक्ति वाले माइक्रोवेव स्रोत माइक्रोवेव उत्पन्न करने के लिए विशेष वैक्यूम ट्यूब का उपयोग करते हैं। ये उपकरण विद्युत या चुंबकीय क्षेत्रों को नियंत्रित करने के प्रभाव में निर्वात में इलेक्ट्रॉनों की बैलिस्टिक गति का उपयोग करते हुए कम आवृत्ति वाली वैक्यूम ट्यूबों से विभिन्न सिद्धांतों पर काम करते हैं, और इसमें मैग्नेट्रान (माइक्रोवेव ओवन में प्रयुक्त), क्लीस्टरोण , ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब ( TWT), और जाइरोट्रॉन । ये डिवाइस विद्युत प्रवाह मॉड्यूलेटेड मोड के बजाय घनत्व मॉड्यूलेटेड मोड में काम करते हैं। इसका मतलब यह है कि वे इलेक्ट्रॉनों की एक सतत धारा का उपयोग करने के बजाय, उनके माध्यम से बैलिस्टिक रूप से उड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों के गुच्छों के आधार पर काम करते हैं।

कम-शक्ति वाले माइक्रोवेव स्रोत ठोस-अवस्था वाले उपकरणों का उपयोग करते हैं जैसे कि क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (कम से कम कम आवृत्तियों पर), टनल डायोड, गन डायोड और IMPATT डायोड।[9] लो-पावर स्रोत बेंचटॉप इंस्ट्रूमेंट्स, रैकमाउंट इंस्ट्रूमेंट्स, एम्बेड करने योग्य मॉड्यूल और कार्ड-लेवल फॉर्मेट में उपलब्ध हैं। [[ लेज़र ]] एक ठोस अवस्था वाला उपकरण है जो लेजर के समान सिद्धांतों का उपयोग करके माइक्रोवेव को बढ़ाता है, जो उच्च आवृत्ति प्रकाश तरंगों को बढ़ाता है।

सभी गर्म वस्तुएं अपने तापमान के आधार पर निम्न स्तर के माइक्रोवेव ब्लैक-बॉडी विकिरण का उत्सर्जन करती हैं, इसलिए मौसम विज्ञान और रिमोट सेंसिंग में, माइक्रोवेव रेडियोमीटर का उपयोग वस्तुओं या इलाके के तापमान को मापने के लिए किया जाता है।[10] सूरज[11] और अन्य खगोलीय रेडियो स्रोत जैसे कैसिओपिया ए निम्न स्तर के माइक्रोवेव विकिरण का उत्सर्जन करता है जो उनके मेकअप के बारे में जानकारी रखता है, जिसका अध्ययन रेडियो खगोलविदों द्वारा रेडियो टेलीस्कोप नामक रिसीवर का उपयोग करके किया जाता है।[10] उदाहरण के लिए, ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण (सीएमबीआर) एक कमजोर माइक्रोवेव शोर है जो खाली जगह को भरता है जो ब्रह्मांड की उत्पत्ति के भौतिक ब्रह्मांड विज्ञान के महा विस्फोट सिद्धांत पर जानकारी का एक प्रमुख स्रोत है।

माइक्रोवेव का उपयोग

प्वाइंट-टू-पॉइंट (दूरसंचार) | पॉइंट-टू-पॉइंट दूरसंचार (यानी गैर-प्रसारण उपयोग) के लिए माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। माइक्रोवेव इस उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं क्योंकि वे रेडियो तरंगों की तुलना में अधिक आसानी से संकरे बीम में केंद्रित होते हैं, जिससे आवृत्ति का पुन: उपयोग होता है; उनकी तुलनात्मक रूप से उच्च आवृत्तियां व्यापक बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) और उच्च डेटा ट्रांसमिशन दरों की अनुमति देती हैं, और एंटीना आकार कम आवृत्तियों की तुलना में छोटे होते हैं क्योंकि एंटीना का आकार संचरित आवृत्ति के विपरीत आनुपातिक होता है। अंतरिक्ष यान संचार में माइक्रोवेव का उपयोग किया जाता है, और दुनिया के अधिकांश डेटा, टीवी और टेलीफोन संचार ग्राउंड स्टेशनों और संचार उपग्रह ों के बीच माइक्रोवेव द्वारा लंबी दूरी तक प्रेषित होते हैं। माइक्रोवेव का उपयोग माइक्रोवेव ओवन और रडार तकनीक में भी किया जाता है।

संचार

Ku पृथ्वी से 35,700 किलोमीटर (22,000 मील) ऊपर एक भूस्थैतिक कक्षा में सीधे प्रसारण संचार उपग्रह से बैंड 12-14 GHz माइक्रोवेव बीम
Main articles: Point-to-point (telecommunications), Microwave transmission, and Satellite communications

फाइबर ऑप्टिक ट्रांसमिशन के आगमन से पहले, सबसे लंबी दूरी की कॉल | लंबी दूरी की टेलीफोन कॉल एटी एंड टी लॉन्ग लाइन्स जैसे वाहकों द्वारा चलाए जा रहे माइक्रोवेव रेडियो रिले लिंक के नेटवर्क के माध्यम से की जाती थी। 1950 के दशक की शुरुआत में, आवृत्ति-विभाजन बहुसंकेतन का उपयोग प्रत्येक माइक्रोवेव रेडियो चैनल पर 5,400 टेलीफ़ोन चैनलों को भेजने के लिए किया गया था, जिसमें दस रेडियो चैनल एक एंटेना में संयुक्त होकर अगली साइट पर 70 किमी तक पहुंच गए थे।

वायरलेस लैन प्रोटोकॉल (कंप्यूटिंग), जैसे ब्लूटूथ और आईईईई मानक संघ 802.11 वाई-फाई के लिए उपयोग किए जाने वाले विनिर्देश भी 2.4 गीगाहर्ट्ज आईएसएम बैंड में माइक्रोवेव का उपयोग करते हैं, हालांकि 802.11 ए 5 गीगाहर्ट्ज रेंज में आईएसएम बैंड और यू-एनआईआई आवृत्तियों का उपयोग करता है। . 3.5–4.0 GHz रेंज के कई देशों में लाइसेंसशुदा लंबी दूरी (लगभग 25 किमी तक) वायरलेस इंटरनेट एक्सेस सेवाओं का उपयोग लगभग एक दशक से किया जा रहा है। एफसीसी ने हाल ही में[when?] यू.एस. में इस श्रेणी में सेवाएं देने की इच्छा रखने वाली वाहकों के लिए तैयार किया गया स्पेक्ट्रम — जिसमें 3.65 गीगाहर्ट्ज़ पर ज़ोर दिया गया है। देश भर में दर्जनों सेवा प्रदाता इस बैंड में काम करने के लिए एफसीसी से लाइसेंस प्राप्त कर रहे हैं या पहले ही प्राप्त कर चुके हैं। WIMAX सेवा की पेशकश जो 3.65 GHz बैंड पर की जा सकती है, व्यावसायिक ग्राहकों को कनेक्टिविटी के लिए एक और विकल्प देगी।

मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क (MAN) प्रोटोकॉल, जैसे कि वाईमैक्स (माइक्रोवेव एक्सेस के लिए वर्ल्डवाइड इंटरऑपरेबिलिटी) IEEE 802.16 जैसे मानकों पर आधारित हैं, जिन्हें 2 और 11 GHz के बीच संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वाणिज्यिक कार्यान्वयन 2.3 गीगाहर्ट्ज़, 2.5 गीगाहर्ट्ज़, 3.5 गीगाहर्ट्ज़ और 5.8 गीगाहर्ट्ज़ रेंज में हैं।

आईईईई 802.20 या एटीआईएस/एएनएसआई एचसी-एसडीएमए (जैसे मैं फूट पड़ा ) जैसे मानकों के विनिर्देशों के आधार पर मोबाइल ब्रॉडबैंड वायरलेस एक्सेस (एमबीडब्ल्यूए) प्रोटोकॉल मोबाइल फोन के समान गतिशीलता और इन-बिल्डिंग प्रवेश विशेषताओं को देने के लिए 1.6 और 2.3 गीगाहर्ट्ज के बीच काम करते हैं लेकिन बहुत अधिक के साथ अधिक वर्णक्रमीय दक्षता।[12] कुछ चल दूरभाष नेटवर्क, जैसे GSM फ़्रीक्वेंसी बैंड, अमेरिका और अन्य जगहों पर क्रमशः 1.8 और 1.9 GHz के आसपास निम्न-माइक्रोवेव/उच्च-UHF आवृत्तियों का उपयोग करते हैं। DVB-SH और S-DMB 1.452 से 1.492 GHz का उपयोग करते हैं, जबकि U.S. में मालिकाना/असंगत उपग्रह रेडियो डिजिटल ऑडियो रेडियो सेवा के लिए लगभग 2.3 GHz का उपयोग करता है।

माइक्रोवेव रेडियो का उपयोग प्रसारण और दूरसंचार प्रसारण में किया जाता है, क्योंकि उनकी छोटी तरंग दैर्ध्य के कारण, अत्यधिक दिशात्मक एंटेना छोटे होते हैं और इसलिए वे लंबी तरंग दैर्ध्य (कम आवृत्तियों) की तुलना में अधिक व्यावहारिक होते हैं। माइक्रोवेव स्पेक्ट्रम में बाकी रेडियो स्पेक्ट्रम की तुलना में अधिक बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) भी है; 300 मेगाहर्ट्ज से नीचे प्रयोग करने योग्य बैंडविड्थ 300 मेगाहर्ट्ज से कम है जबकि कई गीगाहर्ट्ज का उपयोग 300 मेगाहर्ट्ज से ऊपर किया जा सकता है। आमतौर पर, माइक्रोवेव का उपयोग टेलीविजन समाचारों में एक विशेष रूप से सुसज्जित वैन से एक दूरस्थ स्थान से एक टेलीविजन स्टेशन तक एक संकेत प्रसारित करने के लिए किया जाता है। प्रसारण सहायक सेवा (बीएएस), रिमोट पिकअप यूनिट (आरपीयू), और स्टूडियो/ट्रांसमीटर लिंक (एसटीएल) देखें।

अधिकांश उपग्रह संचार प्रणालियाँ C, X, K . में कार्य करती हैंa, या केu माइक्रोवेव स्पेक्ट्रम के बैंड। भीड़भाड़ वाली यूएचएफ आवृत्तियों से बचने और ईएचएफ आवृत्तियों के वायुमंडलीय अवशोषण से नीचे रहने के दौरान ये आवृत्तियां बड़ी बैंडविड्थ की अनुमति देती हैं। सैटेलाइट टीवी या तो पारंपरिक TVRO निश्चित उपग्रह सेवा या K . के लिए C बैंड में काम करता हैu प्रत्यक्ष प्रसारण उपग्रह के लिए बैंड। सैन्य संचार मुख्य रूप से X या K . पर चलता हैu-बैंड लिंक, K . के साथa मिलस्टार के लिए इस्तेमाल किया जा रहा बैंड।

नेविगेशन

Further information: Satellite navigation and Navigation

ग्लोबल नेविगेशन सैटेलाइट सिस्टम (GNSS) जिसमें चीनी Beidou नेविगेशन सिस्टम , अमेरिकन ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (1978 में पेश किया गया) और रूसी GLONASS लगभग 1.2 GHz और 1.6 GHz के बीच विभिन्न बैंड में नेविगेशनल सिग्नल प्रसारित करता है।

रडार

ASR-9 हवाईअड्डा निगरानी रडार का परवलयिक एंटीना (निचला घुमावदार सतह) जो एक हवाई अड्डे के आसपास के हवाई क्षेत्र में विमान का पता लगाने के लिए 2.7–2.9 GHz (S बैंड) माइक्रोवेव के एक संकीर्ण ऊर्ध्वाधर पंखे के आकार के बीम को विकीर्ण करता है।
Main article: Radar

रडार एक रेडियोलोकेशन तकनीक है जिसमें एक ट्रांसमीटर द्वारा उत्सर्जित रेडियो तरंगों का एक बीम किसी वस्तु से उछलता है और एक रिसीवर के पास लौटता है, जिससे वस्तु की स्थिति, सीमा, गति और अन्य विशेषताओं को निर्धारित किया जा सकता है। माइक्रोवेव की छोटी तरंग दैर्ध्य वस्तुओं से मोटर वाहनों, जहाजों और विमानों के आकार के बड़े प्रतिबिंबों का कारण बनती है। इसके अलावा, इन तरंग दैर्ध्य पर, उच्च लाभ वाले एंटेना जैसे कि परवलयिक एंटेना जो वस्तुओं को सटीक रूप से खोजने के लिए आवश्यक संकीर्ण बीमविड्थ का उत्पादन करने के लिए आवश्यक होते हैं, आसानी से छोटे होते हैं, जिससे उन्हें वस्तुओं के लिए स्कैन करने के लिए तेजी से चालू किया जा सकता है। इसलिए, माइक्रोवेव आवृत्तियां रडार में उपयोग की जाने वाली मुख्य आवृत्तियां हैं। माइक्रोवेव रडार व्यापक रूप से हवाई यातायात नियंत्रण, मौसम पूर्वानुमान, जहाजों के नेविगेशन और गति सीमा प्रवर्तन जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है। लंबी दूरी के रडार कम माइक्रोवेव आवृत्तियों का उपयोग करते हैं क्योंकि बैंड के ऊपरी छोर पर वायुमंडलीय अवशोषण सीमा को सीमित करता है, लेकिन मिलीमीटर तरंगों का उपयोग छोटी दूरी के रडार जैसे टकराव से बचाव प्रणाली के लिए किया जाता है।

Some of the dish antennas of the Atacama Large Millimeter Array (ALMA) a radio telescope located in northern Chile. It receives microwaves in the millimeter wave range, 31 – 1000 GHz.
Maps of the cosmic microwave background radiation (CMBR), showing the improved resolution which has been achieved with better microwave radio telescopes


रेडियो खगोल विज्ञान

Main article: radio astronomy

खगोलीय रेडियो स्रोत ों द्वारा उत्सर्जित माइक्रोवेव; रेडियो खगोल विज्ञान में ग्रहों, तारों, आकाशगंगा और नीहारिकाओं का अध्ययन बड़े डिश एंटेना के साथ किया जाता है जिन्हें रेडियो दूरबीन कहा जाता है। स्वाभाविक रूप से होने वाले माइक्रोवेव विकिरण प्राप्त करने के अलावा, रेडियो दूरबीनों का उपयोग सक्रिय रडार प्रयोगों में सौर मंडल में ग्रहों से माइक्रोवेव को उछालने के लिए, चंद्रमा की दूरी निर्धारित करने या क्लाउड कवर के माध्यम से शुक्र की अदृश्य सतह को मैप करने के लिए किया गया है।

चिली में 5,000 मीटर (16,597 फीट) से अधिक ऊंचाई पर स्थित अटाकामा लार्ज मिलीमीटर ऐरे हाल ही में पूरा किया गया माइक्रोवेव रेडियो टेलीस्कोप टेराहर्ट्ज़ विकिरण तरंग दैर्ध्य रेंज में ब्रह्मांड को देखता है। दुनिया की अब तक की सबसे बड़ी भू-आधारित खगोल विज्ञान परियोजना, इसमें 66 से अधिक व्यंजन शामिल हैं और इसे यूरोप, उत्तरी अमेरिका, पूर्वी एशिया और चिली द्वारा एक अंतरराष्ट्रीय सहयोग में बनाया गया था।[13][14] माइक्रोवेव रेडियो खगोल विज्ञान का एक प्रमुख हालिया फोकस 1964 में रेडियो खगोलविदों अर्नो पेनज़ियास और रॉबर्ट वुडरो विल्सन द्वारा खोजे गए ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण (सीएमबीआर) का मानचित्रण कर रहा है। यह मंद पृष्ठभूमि विकिरण, जो ब्रह्मांड को भरता है और लगभग सभी दिशाओं में समान है, बिग बैंग से अवशेष विकिरण है, और प्रारंभिक ब्रह्मांड में स्थितियों के बारे में जानकारी के कुछ स्रोतों में से एक है। ब्रह्मांड के विस्तार और इस प्रकार शीतलन के कारण, मूल रूप से उच्च-ऊर्जा विकिरण को रेडियो स्पेक्ट्रम के माइक्रोवेव क्षेत्र में स्थानांतरित कर दिया गया है। पर्याप्त रूप से संवेदनशील रेडियो टेलीस्कोप सीएमबीआर को एक बेहोश संकेत के रूप में पहचान सकते हैं जो किसी तारे, आकाशगंगा या अन्य वस्तु से जुड़ा नहीं है।[15]


ताप और बिजली आवेदन

किचन काउंटर पर छोटा माइक्रोवेव ओवन
औद्योगिक प्रक्रियाओं में हीटिंग के लिए माइक्रोवेव का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक्सट्रूज़न से पहले प्लास्टिक की छड़ों को नरम करने के लिए एक माइक्रोवेव टनल ओवन।

माइक्रोवेव ओवन ISM बैंड के पास आवृत्ति पर माइक्रोवेव विकिरण पास करता है|2.45 GHz (12 cm)भोजन के माध्यम से, मुख्य रूप से पानी में ऊर्जा के अवशोषण द्वारा ढांकता हुआ ताप पैदा करता है। कम खर्चीले गुहा मैग्नेट्रोन के विकास के बाद, 1970 के दशक के अंत में पश्चिमी देशों में माइक्रोवेव ओवन आम रसोई के उपकरण बन गए। तरल अवस्था में पानी में कई आणविक अंतःक्रियाएं होती हैं जो अवशोषण शिखर को विस्तृत करती हैं। वाष्प चरण में, पृथक पानी के अणु लगभग 22 गीगाहर्ट्ज़ पर अवशोषित होते हैं, माइक्रोवेव ओवन की आवृत्ति का लगभग दस गुना।

माइक्रोवेव हीटिंग का उपयोग औद्योगिक प्रक्रियाओं में सुखाने और इलाज (रसायन विज्ञान) उत्पादों के लिए किया जाता है।

कई निर्माण (अर्धचालक) तकनीकें प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी और प्लाज्मा-वर्धित रासायनिक वाष्प जमाव (PECVD) जैसे उद्देश्यों के लिए प्लाज्मा भौतिकी उत्पन्न करने के लिए माइक्रोवेव का उपयोग करती हैं।

माइक्रोवेव का उपयोग तारकीय यंत्रों और टोकामक # रेडियो-आवृत्ति हीटिंग प्रायोगिक संलयन रिएक्टरों में किया जाता है ताकि गैस को प्लाज्मा में तोड़ने में मदद मिल सके और इसे बहुत उच्च तापमान तक गर्म किया जा सके। आवृत्ति को चुंबकीय क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों के साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि के लिए ट्यून किया जाता है, कहीं भी 2-200 गीगाहर्ट्ज़ के बीच, इसलिए इसे अक्सर इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन अनुनाद हीटिंग (ईसीआरएच) के रूप में जाना जाता है। आगामी ITER थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर[16] 20 मेगावाट तक 170 गीगाहर्ट्ज़ माइक्रोवेव का उपयोग करेगा।

माइक्रोवेव का उपयोग लंबी दूरी पर माइक्रोवेव पावर ट्रांसमिशन के लिए किया जा सकता है, और द्वितीय विश्व युद्ध के बाद की संभावनाओं की जांच के लिए शोध किया गया था। नासा ने 1970 और 1980 के दशक की शुरुआत में बड़े फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के साथ सौर ऊर्जा उपग्रह (एसपीएस) सिस्टम का उपयोग करने की संभावनाओं पर शोध करने के लिए काम किया, जो कि माइक्रोवेव के माध्यम से पृथ्वी की सतह तक बिजली पहुंचाएगा।

कम-से-घातक हथियार मौजूद हैं जो मानव त्वचा की एक पतली परत को असहनीय तापमान तक गर्म करने के लिए मिलीमीटर तरंगों का उपयोग करते हैं ताकि लक्षित व्यक्ति को दूर ले जाया जा सके। 95 GHz फ़ोकस बीम का दो-सेकंड का विस्फोट त्वचा को के तापमान तक गर्म करता है 54 °C (129 °F) की गहराई पर 0.4 millimetres (1⁄64 in). यूनाइटेड स्टेट्स एयर फ़ोर्स और यूनाइटेड स्टेट्स मरीन कॉर्प्स वर्तमान में फिक्स्ड इंस्टॉलेशन में इस प्रकार के सक्रिय इनकार प्रणाली का उपयोग कर रहे हैं.[17]


स्पेक्ट्रोस्कोपी

माइक्रोवेव विकिरण का उपयोग इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस (ईपीआर या ईएसआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी में किया जाता है, आमतौर पर एक्स-बैंड क्षेत्र (~ 9 गीगाहर्ट्ज़) में आमतौर पर 0.3 टी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ संयोजन में। यह तकनीक रासायनिक प्रणालियों में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन अनुचुंबकीय अनुनाद में जानकारी प्रदान करती है, जैसे कि मुक्त कण या संक्रमण धातु आयन जैसे Cu(II)। माइक्रोवेव विकिरण का उपयोग घूर्णी स्पेक्ट्रोस्कोपी करने के लिए भी किया जाता है और इसे विद्युत रसायन के साथ जोड़ा जा सकता है जैसे कि माइक्रोवेव एन्हांस्ड इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री ।

माइक्रोवेव आवृत्ति बैंड

माइक्रोवेव स्पेक्ट्रम में आवृत्तियों के बैंड अक्षरों द्वारा निर्दिष्ट किए जाते हैं। दुर्भाग्य से, कई असंगत बैंड पदनाम प्रणालियां हैं, और यहां तक ​​कि एक प्रणाली के भीतर भी कुछ अक्षरों के अनुरूप आवृत्ति रेंज विभिन्न अनुप्रयोग क्षेत्रों के बीच कुछ भिन्न होती है।[18][19] राडार सेटों में प्रयुक्त बैंडों के एक शीर्ष गुप्त यू.एस. वर्गीकरण में पत्र प्रणाली की उत्पत्ति द्वितीय विश्व युद्ध में हुई थी; यह सबसे पुरानी पत्र प्रणाली, आईईईई रडार बैंड की उत्पत्ति है। रेडियो सोसाइटी ऑफ ग्रेट ब्रिटेन (आरएसजीबी) द्वारा माइक्रोवेव फ्रीक्वेंसी बैंड पदनामों का एक सेट नीचे सारणीबद्ध है:

Radio bands
ITU
– (TLF) 1 (ELF) 2 (SLF) 3 (ULF)
4 (VLF) 5 (LF) 6 (MF) 7 (HF)
8 (VHF) 9 (UHF) 10 (SHF) 11 (EHF)
12 (THF)
EU / NATO / US ECM
IEEE
Other TV and radio
Microwave frequency bands
Designation Frequency range Wavelength range Typical uses
L band 1 to 2 GHz 15 cm to 30 cm military telemetry, GPS, mobile phones (GSM), amateur radio
S band 2 to 4 GHz 7.5 cm to 15 cm weather radar, surface ship radar, some communications satellites, microwave ovens, microwave devices/communications, radio astronomy, mobile phones, wireless LAN, Bluetooth, ZigBee, GPS, amateur radio
C band 4 to 8 GHz 3.75 cm to 7.5 cm long-distance radio telecommunications
X band 8 to 12 GHz 25 mm to 37.5 mm satellite communications, radar, terrestrial broadband, space communications, amateur radio, molecular rotational spectroscopy
Ku band 12 to 18 GHz 16.7 mm to 25 mm satellite communications, molecular rotational spectroscopy
K band 18 to 26.5 GHz 11.3 mm to 16.7 mm radar, satellite communications, astronomical observations, automotive radar, molecular rotational spectroscopy
Ka band 26.5 to 40 GHz 5.0 mm to 11.3 mm satellite communications, molecular rotational spectroscopy
Q band 33 to 50 GHz 6.0 mm to 9.0 mm satellite communications, terrestrial microwave communications, radio astronomy, automotive radar, molecular rotational spectroscopy
U band 40 to 60 GHz 5.0 mm to 7.5 mm
V band 50 to 75 GHz 4.0 mm to 6.0 mm millimeter wave radar research, molecular rotational spectroscopy and other kinds of scientific research
W band 75 to 110 GHz 2.7 mm to 4.0 mm satellite communications, millimeter-wave radar research, military radar targeting and tracking applications, and some non-military applications, automotive radar
F band 90 to 140 GHz 2.1 mm to 3.3 mm SHF transmissions: Radio astronomy, microwave devices/communications, wireless LAN, most modern radars, communications satellites, satellite television broadcasting, DBS, amateur radio
D band 110 to 170 GHz 1.8 mm to 2.7 mm EHF transmissions: Radio astronomy, high-frequency microwave radio relay, microwave remote sensing, amateur radio, directed-energy weapon, millimeter wave scanner

अन्य परिभाषाएँ मौजूद हैं।[20] पी बैंड शब्द कभी-कभी एल बैंड के नीचे अल्ट्रा उच्च आवृत्ति आवृत्तियों के लिए प्रयोग किया जाता है लेकिन अब आईईईई कक्षा 521 के अनुसार अप्रचलित है।

जब द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान पहली बार के बैंड में रडार विकसित किए गए थे, तो यह ज्ञात नहीं था कि पास में एक अवशोषण बैंड था (वायुमंडल में जल वाष्प और ऑक्सीजन के कारण)। इस समस्या से बचने के लिए, मूल K बैंड को निचले बैंड K . में विभाजित किया गया थाu, और ऊपरी बैंड, Ka.[21]


माइक्रोवेव आवृत्ति माप

K . में मापने के लिए अवशोषण तरंगमापी u बैंड।

माइक्रोवेव आवृत्ति को इलेक्ट्रॉनिक या यांत्रिक तकनीकों द्वारा मापा जा सकता है।

फ़्रिक्वेंसी काउंटर या उच्च आवृत्ति Heterodyne सिस्टम का उपयोग किया जा सकता है। यहां अज्ञात आवृत्ति की तुलना कम आवृत्ति जनरेटर, हार्मोनिक जनरेटर और मिक्सर के उपयोग से ज्ञात कम आवृत्ति के हार्मोनिक्स से की जाती है। माप की सटीकता संदर्भ स्रोत की सटीकता और स्थिरता द्वारा सीमित है।

यांत्रिक विधियों के लिए एक अवशोषण तरंगमापी जैसे ट्यून करने योग्य अनुनादक की आवश्यकता होती है, जिसका भौतिक आयाम और आवृत्ति के बीच एक ज्ञात संबंध होता है।

एक प्रयोगशाला सेटिंग में, समानांतर तारों से बनी ट्रांसमिशन लाइन पर तरंग दैर्ध्य को सीधे मापने के लिए चाटने वाली रेखाएं का उपयोग किया जा सकता है, फिर आवृत्ति की गणना की जा सकती है। तरंगदैर्घ्य को सीधे मापने के लिए एक स्लॉटेड वेवगाइड या स्लॉटेड कोएक्सियल लाइन का उपयोग करना एक समान तकनीक है। इन उपकरणों में एक अनुदैर्ध्य स्लॉट के माध्यम से लाइन में पेश की गई एक जांच होती है ताकि जांच लाइन के ऊपर और नीचे यात्रा करने के लिए स्वतंत्र हो। स्लॉटेड लाइनें मुख्य रूप से लाइन पर वोल्टेज स्टैंडिंग वेव अनुपात की माप के लिए अभिप्रेत हैं। हालाँकि, बशर्ते कि एक स्थायी तरंग मौजूद हो, उनका उपयोग नोड (भौतिकी) के बीच की दूरी को मापने के लिए भी किया जा सकता है, जो कि आधे तरंग दैर्ध्य के बराबर है। इस पद्धति की सटीकता नोडल स्थानों के निर्धारण द्वारा सीमित है।

स्वास्थ्य पर प्रभाव

Further information: Electromagnetic radiation and health and Microwave burn

माइक्रोवेव गैर-आयनीकरण विकिरण हैं, जिसका अर्थ है कि माइक्रोवेव फोटॉन में अणुओं को आयनित करने या रासायनिक बंधनों को तोड़ने या डीएनए को नुकसान पहुंचाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है, जैसे कि एक्स-रे या पराबैंगनी जैसे आयनकारी विकिरण।[22] विकिरण शब्द का तात्पर्य किसी स्रोत से निकलने वाली ऊर्जा से है न कि रेडियोधर्मिता से। माइक्रोवेव के अवशोषण का मुख्य प्रभाव सामग्री को गर्म करना है; विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र ध्रुवीय अणुओं को कंपन करने का कारण बनते हैं। यह निर्णायक रूप से नहीं दिखाया गया है कि माइक्रोवेव (या अन्य गैर-आयनीकरण विद्युत चुम्बकीय विकिरण) का निम्न स्तरों पर महत्वपूर्ण प्रतिकूल जैविक प्रभाव पड़ता है। कुछ, लेकिन सभी नहीं, अध्ययनों से पता चलता है कि लंबे समय तक एक्सपोजर का कैंसरजन्य प्रभाव हो सकता है।[23] द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, यह देखा गया कि रडार प्रतिष्ठानों के विकिरण पथ में व्यक्तियों ने माइक्रोवेव विकिरण के जवाब में क्लिक और भनभनाहट का अनुभव किया। 1970 के दशक में नासा द्वारा किए गए शोध से पता चला है कि यह आंतरिक कान के कुछ हिस्सों में थर्मल विस्तार के कारण होता है। 1955 में डॉ. जेम्स लवलॉक ठण्डे चूहों को फिर से जीवित करने में सक्षम थे 0 and 1 °C (32 and 34 °F) माइक्रोवेव डायथर्मी का उपयोग करना।[24] जब माइक्रोवेव के संपर्क में आने से चोट लगती है, तो यह आमतौर पर शरीर में प्रेरित ढांकता हुआ हीटिंग के परिणामस्वरूप होता है। माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में आने से इस तंत्र द्वारा मोतियाबिंद हो सकता है, क्योंकि मानव आंख के लेंस (शरीर रचना) में माइक्रोवेव हीटिंग विकृतीकरण (जैव रसायन) प्रोटीन [25] (उसी तरह जैसे कि गर्मी अंडे की सफेदी को सफेद और अपारदर्शी बना देती है)। आंख के लेंस और कॉर्निया विशेष रूप से कमजोर होते हैं क्योंकि उनमें रक्त वाहिकाएं नहीं होती हैं जो गर्मी को दूर ले जा सकती हैं। माइक्रोवेव विकिरण की भारी खुराक के संपर्क में (जैसे कि एक ओवन से जिसे दरवाजे के खुले होने पर भी संचालन की अनुमति देने के लिए छेड़छाड़ की गई है) अन्य ऊतकों में भी गर्मी की क्षति पैदा कर सकता है, जिसमें गंभीर जलन भी शामिल है जो तुरंत स्पष्ट नहीं हो सकती है माइक्रोवेव के लिए उच्च नमी सामग्री वाले गहरे ऊतकों को गर्म करने की प्रवृत्ति।

इतिहास

हर्ट्ज़ियन ऑप्टिक्स

माइक्रोवेव पहली बार 1890 के दशक में भौतिकविदों द्वारा कुछ शुरुआती रेडियो प्रयोगों में उत्पन्न हुए थे, जिन्होंने उन्हें अदृश्य प्रकाश के रूप में सोचा था।[26] जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने अपने 1873 के इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म के सिद्धांत में, जिसे अब मैक्सवेल के समीकरण कहा जाता है, ने भविष्यवाणी की थी कि एक युग्मित [[ विद्युत क्षेत्र ]] और चुंबकीय क्षेत्र एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा कर सकते हैं, और प्रस्तावित किया कि प्रकाश में लघु तरंग दैर्ध्य की विद्युत चुम्बकीय तरंगें शामिल हैं। 1888 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक हर्ट्ज़ एक आदिम स्पार्क गैप ट्रांसमीटर का उपयोग करके रेडियो तरंगों के अस्तित्व का प्रदर्शन करने वाले पहले व्यक्ति थे।[27] मैक्सवेल के सिद्धांत का परीक्षण करने के लिए हर्ट्ज़ और अन्य प्रारंभिक रेडियो शोधकर्ता रेडियो तरंगों और प्रकाश तरंगों के बीच समानता की खोज में रुचि रखते थे। उन्होंने अल्ट्राहाई फ्रीक्वेंसी और माइक्रोवेव रेंज में शॉर्ट वेवलेंथ रेडियो तरंगों के उत्पादन पर ध्यान केंद्रित किया, जिसके साथ वे पैराफिन मोम , सल्फर और पिच (राल) से बने चश्मे और लेंस (ऑप्टिक्स) जैसे क्वैसिओप्टिक्स घटकों का उपयोग करके अपनी प्रयोगशालाओं में क्लासिक ऑप्टिक्स प्रयोगों की नकल कर सकते थे। ) और तार विवर्तन झंझरी, प्रकाश किरणों जैसी रेडियो तरंगों को अपवर्तित और विवर्तित करने के लिए।[28] हर्ट्ज़ ने 450 मेगाहर्ट्ज तक की तरंगें पैदा कीं; उनके दिशात्मक 450 मेगाहर्ट्ज ट्रांसमीटर में एक 26 सेमी पीतल की छड़ द्विध्रुवीय एंटीना होता है, जिसमें सिरों के बीच एक स्पार्क गैप होता है, जो एक घुमावदार जस्ता शीट से बने एक परवलयिक एंटीना की फोकल लाइन पर निलंबित होता है, जो एक प्रेरण कॉइल से उच्च वोल्टेज दालों द्वारा संचालित होता है।[27] उनके ऐतिहासिक प्रयोगों ने प्रदर्शित किया कि प्रकाश जैसी रेडियो तरंगें अपवर्तन, विवर्तन , ध्रुवीकरण (तरंगें), हस्तक्षेप (तरंग गति) और खड़ी तरंगों को प्रदर्शित करती हैं।[28]यह साबित करते हुए कि रेडियो तरंगें और प्रकाश तरंगें दोनों मैक्सवेल की विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप थे।

  • Heinrich Hertz's 450 MHz spark transmitter, 1888, consisting of 23 cm dipole and spark gap at focus of parabolic reflector

    Heinrich Hertz's 450 MHz spark transmitter, 1888, consisting of 23 cm dipole and spark gap at focus of parabolic reflector

  • Jagadish Chandra Bose in 1894 was the first person to produce millimeter waves; his spark oscillator (in box, right) generated 60 GHz (5 mm) waves using 3 mm metal ball resonators.

    Jagadish Chandra Bose in 1894 was the first person to produce millimeter waves; his spark oscillator (in box, right) generated 60 GHz (5 mm) waves using 3 mm metal ball resonators.

  • Microwave spectroscopy experiment by John Ambrose Fleming in 1897 showing refraction of 1.4 GHz microwaves by paraffin prism, duplicating earlier experiments by Bose and Righi.

    Microwave spectroscopy experiment by John Ambrose Fleming in 1897 showing refraction of 1.4 GHz microwaves by paraffin prism, duplicating earlier experiments by Bose and Righi.

  • Augusto Righi's 12 GHz spark oscillator and receiver, 1895

    Augusto Righi's 12 GHz spark oscillator and receiver, 1895

1.2 गीगाहर्ट्ज माइक्रोवेव स्पार्क ट्रांसमीटर (बाएं) और कोहिरर रिसीवर (दाएं) का इस्तेमाल गुग्लिल्मो मार्कोनी ने 1895 के अपने प्रयोगों के दौरान किया था। 6.5 km (4.0 mi)

1894 में भारतीय भौतिक विज्ञानी जगदीश चंद्र बोस ने माइक्रोवेव के साथ पहला प्रयोग किया। वह मिलीमीटर तरंगों का उत्पादन करने वाले पहले व्यक्ति थे, जो 3 मिमी धातु बॉल स्पार्क ऑसीलेटर का उपयोग करके 60 गीगाहर्ट्ज (5 मिलीमीटर) तक आवृत्तियों का उत्पादन करते थे।[29][28] बोस ने अपने प्रयोगों में उपयोग के लिए वेवगाइड (इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म), हॉर्न एंटेना और सेमीकंडक्टर क्रिस्टल डिटेक्टर ों का भी आविष्कार किया। स्वतंत्र रूप से 1894 में, ओलिवर लॉज और ऑगस्टो रिघी ने क्रमशः 1.5 और 12 गीगाहर्ट्ज़ माइक्रोवेव के साथ प्रयोग किया, जो छोटे धातु बॉल स्पार्क रेज़ोनेटर द्वारा उत्पन्न होते हैं।[28] 1895 में रूसी भौतिक विज्ञानी प्योत्र लेबेदेव ने 50 GHz मिलीमीटर तरंगें उत्पन्न कीं।[28] 1897 में लॉर्ड रेले ने चालक ट्यूबों और मनमानी आकार की ढांकता हुआ छड़ों के माध्यम से फैलने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गणितीय सीमा-मूल्य समस्या को हल किया।[30][31][32][33] जिसने एक वेवगाइड (विद्युत चुंबकत्व) के माध्यम से फैलने वाले माइक्रोवेव के मोड और कटऑफ आवृत्ति दी।[27]

हालाँकि, चूंकि माइक्रोवेव लाइन-ऑफ-विज़न प्रसार पथों तक सीमित थे, वे दृश्य क्षितिज से परे संचार नहीं कर सकते थे, और स्पार्क ट्रांसमीटरों की कम शक्ति तब उपयोग में उनकी व्यावहारिक सीमा को कुछ मील तक सीमित कर देती थी। 1896 के बाद रेडियो संचार के बाद के विकास ने कम आवृत्तियों को नियोजित किया, जो क्षितिज से परे जमीनी तरंगों के रूप में यात्रा कर सकते थे और आयनोस्फीयर को स्काईवेव के रूप में प्रतिबिंबित कर सकते थे, और माइक्रोवेव आवृत्तियों को इस समय आगे नहीं खोजा गया था।

पहला माइक्रोवेव संचार प्रयोग

माइक्रोवेव आवृत्तियों का व्यावहारिक उपयोग 1940 और 1950 के दशक तक पर्याप्त स्रोतों की कमी के कारण नहीं हुआ था, क्योंकि रेडियो ट्रांसमीटरों में प्रयुक्त ट्रायोड वैक्यूम ट्यूब (वाल्व) इलेक्ट्रॉनिक थरथरानवाला अत्यधिक इलेक्ट्रॉन पारगमन समय के कारण कुछ सौ मेगाहर्ट्ज़ से अधिक आवृत्तियों का उत्पादन नहीं कर सकता था। और इंटरइलेक्ट्रोड कैपेसिटेंस।[27]1930 के दशक तक, नए सिद्धांतों का उपयोग करते हुए पहली कम-शक्ति वाले माइक्रोवेव वैक्यूम ट्यूब विकसित किए गए थे; बरखौसेन-कुर्ज़ ट्यूब और स्प्लिट-एनोड मैग्नेट्रोन।[27] ये कुछ गीगाहर्ट्ज़ तक की आवृत्तियों पर कुछ वाट बिजली उत्पन्न कर सकते थे और माइक्रोवेव के साथ संचार में पहले प्रयोगों में उपयोग किए गए थे।

  • Antennas of 1931 experimental 1.7 GHz microwave relay link across the English Channel.

    Antennas of 1931 experimental 1.7 GHz microwave relay link across the English Channel.

  • Experimental 700 MHz transmitter 1932 at Westinghouse labs transmits voice over a mile.

    Experimental 700 MHz transmitter 1932 at Westinghouse labs transmits voice over a mile.

  • Southworth (at left) demonstrating waveguide at IRE meeting in 1938, showing 1.5 GHz microwaves passing through the 7.5 m flexible metal hose registering on a diode detector.

    Southworth (at left) demonstrating waveguide at IRE meeting in 1938, showing 1.5 GHz microwaves passing through the 7.5 m flexible metal hose registering on a diode detector.

  • The first modern horn antenna in 1938 with inventor Wilmer L. Barrow

    The first modern horn antenna in 1938 with inventor Wilmer L. Barrow

1931 में आंद्रे सी. क्लेवियर की अध्यक्षता में एक एंग्लो-फ़्रेंच संघ ने अंग्रेजी चैनल पर पहली प्रयोगात्मक माइक्रोवेव रिले लिंक का प्रदर्शन किया। 40 miles (64 km) डोवर , यूके और कलैस , फ्रांस के बीच।[34][35] सिस्टम ने टेलिफोनी, टेलीग्राफ और प्रतिकृति डेटा को द्विदिश 1.7 गीगाहर्ट्ज़ बीम पर आधा वाट की शक्ति के साथ प्रेषित किया, जो लघु बरखौसेन-कुर्ज़ ट्यूबों द्वारा केंद्रित है। 10-foot (3 m) धातु के व्यंजन।

इन नई छोटी तरंग दैर्ध्य को अलग करने के लिए एक शब्द की आवश्यकता थी, जिसे पहले शॉर्ट वेव बैंड में लंप किया गया था, जिसका अर्थ था 200 मीटर से कम की सभी तरंगें। अर्ध-ऑप्टिकल तरंगों और अल्ट्राशॉर्ट तरंगों का संक्षेप में उपयोग किया गया था, लेकिन यह पकड़ में नहीं आया। सूक्ष्म तरंग शब्द का पहली बार प्रयोग 1931 में हुआ था।[35][36]


रडार

द्वितीय विश्व युद्ध से पहले और उसके दौरान मुख्य रूप से गोपनीयता में रडार के विकास के परिणामस्वरूप तकनीकी प्रगति हुई जिसने माइक्रोवेव को व्यावहारिक बना दिया।[27] सेंटीमीटर रेंज में तरंगदैर्ध्य छोटे रडार एंटेना देने के लिए आवश्यक थे जो विमान पर फिट होने के लिए पर्याप्त कॉम्पैक्ट थे ताकि दुश्मन के विमानों को स्थानीयकृत करने के लिए एक संकीर्ण पर्याप्त बीम चौड़ाई हो। यह पाया गया कि रेडियो तरंगों को ले जाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली पारंपरिक ट्रांसमिशन लाइनों में माइक्रोवेव आवृत्तियों पर अत्यधिक बिजली की हानि होती थी, और मेसाचुसेट्स प्रौद्योगिक संस्थान में बेल लैब्स और विल्मर बैरो में जॉर्ज साउथवर्थ ने स्वतंत्र रूप से 1936 में वेवगाइड (विद्युत चुंबकत्व) का आविष्कार किया था।[30] बैरो ने 1938 में हॉर्न एंटीना का आविष्कार एक वेवगाइड में या बाहर माइक्रोवेव को कुशलता से विकीर्ण करने के साधन के रूप में किया था। माइक्रोवेव रेडियो रिसीवर में, एक रैखिक सर्किट घटक की आवश्यकता होती थी जो इन आवृत्तियों पर एक डिटेक्टर (रेडियो) और आवृत्ति मिक्सर के रूप में कार्य करेगा, क्योंकि वैक्यूम ट्यूबों में बहुत अधिक समाई थी। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए शोधकर्ताओं ने एक अप्रचलित तकनीक, बिंदु संपर्क डायोड क्रिस्टल डिटेक्टर (कैट व्हिस्कर डिटेक्टर) को पुनर्जीवित किया, जिसका उपयोग वैक्यूम ट्यूब रिसीवर से पहले सदी के अंत में क्रिस्टल रेडियो में डिमोडुलेटर के रूप में किया गया था।[27][37] सेमीकंडक्टर जंक्शनों की कम धारिता ने उन्हें माइक्रोवेव आवृत्तियों पर कार्य करने की अनुमति दी। 1930 के दशक में पहले आधुनिक सिलिकॉन और जर्मेनियम डायोड को माइक्रोवेव डिटेक्टरों के रूप में विकसित किया गया था, और उनके विकास के दौरान सीखे गए अर्धचालक भौतिकी के सिद्धांतों ने युद्ध के बाद अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स का नेतृत्व किया।[27]

  • Randall and Boot's prototype cavity magnetron tube at the University of Birmingham, 1940. In use the tube was installed between the poles of an electromagnet

    Randall and Boot's prototype cavity magnetron tube at the University of Birmingham, 1940. In use the tube was installed between the poles of an electromagnet

  • First commercial klystron tube, by General Electric, 1940, sectioned to show internal construction

    First commercial klystron tube, by General Electric, 1940, sectioned to show internal construction

  • British Mk. VIII, the first microwave air intercept radar, in nose of British fighter. Microwave radar, powered by the new magnetron tube, significantly shortened World War II.

    British Mk. VIII, the first microwave air intercept radar, in nose of British fighter. Microwave radar, powered by the new magnetron tube, significantly shortened World War II.

  • Mobile US Army microwave relay station 1945 demonstrating relay systems using frequencies from 100 MHz to 4.9 GHz which could transmit up to 8 phone calls on a beam.

    Mobile US Army microwave relay station 1945 demonstrating relay systems using frequencies from 100 MHz to 4.9 GHz which could transmit up to 8 phone calls on a beam.

द्वितीय विश्व युद्ध की शुरुआत में माइक्रोवेव के पहले शक्तिशाली स्रोतों का आविष्कार किया गया था: 1937 में स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में रसेल और सिगर्ड वेरियन द्वारा क्लिस्ट्रॉन ट्यूब, और बर्मिंघम विश्वविद्यालय, ब्रिटेन में जॉन रान्डेल (भौतिक विज्ञानी) और हैरी बूट द्वारा कैविटी मैग्नेट्रोन ट्यूब। 1940.[27] 1941 के अंत में ब्रिटिश युद्धक विमानों पर दस सेंटीमीटर (3 गीगाहर्ट्ज़) माइक्रोवेव रडार का उपयोग किया गया था और यह गेम चेंजर साबित हुआ। ब्रिटेन के 1940 के अपने अमेरिकी सहयोगी (टिज़र्ड मिशन) के साथ अपनी माइक्रोवेव तकनीक को साझा करने के फैसले ने युद्ध को काफी छोटा कर दिया। राडार पर शोध करने के लिए 1940 में मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में गुप्त रूप से स्थापित एमआईटी विकिरण प्रयोगशाला ने माइक्रोवेव का उपयोग करने के लिए आवश्यक सैद्धांतिक ज्ञान का बहुत उत्पादन किया। पहला माइक्रोवेव रिले सिस्टम युद्ध के अंत के निकट मित्र देशों की सेना द्वारा विकसित किया गया था और यूरोपीय थिएटर में सुरक्षित युद्धक्षेत्र संचार नेटवर्क के लिए उपयोग किया गया था।

द्वितीय विश्व युद्ध के बाद

द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, व्यावसायिक रूप से माइक्रोवेव का तेजी से दोहन किया गया।[27] उनकी उच्च आवृत्ति के कारण उनके पास बहुत बड़ी सूचना-वहन क्षमता (बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग)) थी; एक माइक्रोवेव बीम में हजारों फोन कॉल्स हो सकती हैं। 1950 और 60 के दशक में अमेरिका और यूरोप में शहरों के बीच टेलीफोन कॉल का आदान-प्रदान करने और टेलीविजन कार्यक्रमों को वितरित करने के लिए अंतरमहाद्वीपीय माइक्रोवेव ट्रांसमिशन नेटवर्क बनाए गए थे। नए टेलीविजन प्रसारण उद्योग में, 1940 के दशक से माइक्रोवेव डिश का उपयोग मोबाइल उत्पादन ट्रक से बैकहॉल (प्रसारण) वीडियो फीड को स्टूडियो में वापस भेजने के लिए किया जाता था, जिससे पहले रिमोट प्रसारण की अनुमति मिलती थी। पहला संचार उपग्रह 1960 के दशक में लॉन्च किया गया था, जो माइक्रोवेव बीम का उपयोग करके पृथ्वी पर व्यापक रूप से अलग-अलग बिंदुओं के बीच टेलीफोन कॉल और टेलीविजन को रिले करता था। 1964 में, अर्नो पेनज़ियास और रॉबर्ट वुडरो विल्सन ने बेल लैब्स, होल्मडेल, न्यू जर्सी में एक उपग्रह हॉर्न एंटीना में शोर की जांच करते हुए ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण की खोज की।

C-band horn antennas at a telephone switching center in Seattle, belonging to AT&T's Long Lines microwave relay network built in the 1960s.
Microwave lens antenna used in the radar for the 1954 Nike Ajax anti-aircraft missile
The first commercial microwave oven, Amana's Radarange, in kitchen of US aircraft carrier Savannah in 1961

माइक्रोवेव रडार हवाई यातायात नियंत्रण, समुद्री पथ प्रदर्शन , विमान-रोधी रक्षा, बैलिस्टिक मिसाइल का पता लगाने और बाद में कई अन्य उपयोगों में उपयोग की जाने वाली केंद्रीय तकनीक बन गई। रडार और उपग्रह संचार ने आधुनिक माइक्रोवेव एंटेना के विकास को प्रेरित किया; परवलयिक एंटीना (सबसे आम प्रकार), कैससेग्रेन एंटीना , लेंस एंटीना, स्लॉट एंटीना और चरणबद्ध सरणी।

1930 के दशक में वेस्टिंगहाउस में I. F. Mooromtseff द्वारा सामग्री को जल्दी से गर्म करने और खाना पकाने की छोटी तरंगों की क्षमता की जांच की गई थी, और 1933 के शिकागो वर्ल्ड फेयर में 60 मेगाहर्ट्ज रेडियो ट्रांसमीटर के साथ खाना पकाने का प्रदर्शन किया गया था।[38] 1945 में रेथियॉन में रडार पर काम करने वाले एक इंजीनियर पर्सी स्पेंसर ने देखा कि मैग्नेट्रोन ऑसिलेटर से माइक्रोवेव विकिरण उसकी जेब में एक कैंडी बार को पिघला देता है। उन्होंने माइक्रोवेव के साथ खाना पकाने की जांच की और माइक्रोवेव ओवन का आविष्कार किया, जिसमें एक मैग्नेट्रोन फीडिंग माइक्रोवेव को भोजन युक्त एक बंद धातु गुहा में शामिल किया गया था, जिसे 8 अक्टूबर 1945 को रेथियॉन द्वारा पेटेंट कराया गया था। उनके खर्च के कारण माइक्रोवेव ओवन शुरू में संस्थागत रसोई में उपयोग किए गए थे, लेकिन द्वारा 1986 यू.एस. में लगभग 25% परिवारों के पास एक परिवार था। माइक्रोवेव हीटिंग व्यापक रूप से प्लास्टिक निर्माण जैसे उद्योगों में एक औद्योगिक प्रक्रिया के रूप में और अतिताप में कैंसर कोशिकाओं को मारने के लिए एक चिकित्सा चिकित्सा के रूप में उपयोग किया जाता है।

रूडोल्फ कोम्फनर और जॉन आर। पियर्स द्वारा 1943 में विकसित ट्रैवलिंग वेव ट्यूब (TWT) ने 50 गीगाहर्ट्ज़ तक के माइक्रोवेव का एक उच्च-शक्ति ट्यून करने योग्य स्रोत प्रदान किया, और सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली माइक्रोवेव ट्यूब (माइक्रोवेव ओवन में उपयोग किए जाने वाले सर्वव्यापी मैग्नेट्रोन के अलावा) बन गई। . रूस में विकसित गायरोट्रॉन ट्यूब परिवार मिलीमीटर तरंग आवृत्तियों में मेगावाट बिजली का उत्पादन कर सकता है और इसका उपयोग औद्योगिक ताप और प्लाज्मा (भौतिकी) अनुसंधान में और कण त्वरक और परमाणु संलयन रिएक्टरों को बिजली देने के लिए किया जाता है।

सॉलिड स्टेट माइक्रोवेव डिवाइस

Microwave oscillator consisting of a Gunn diode inside a cavity resonator, 1970s
Modern radar speed gun. At the right end of the copper horn antenna is the Gunn diode (grey assembly) which generates the microwaves.

1950 के दशक में सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास ने पहले ठोस राज्य इलेक्ट्रॉनिक्स माइक्रोवेव उपकरणों को जन्म दिया जो एक नए सिद्धांत द्वारा काम करते थे; नकारात्मक प्रतिरोध (कुछ प्रीवार माइक्रोवेव ट्यूबों ने भी नकारात्मक प्रतिरोध का इस्तेमाल किया था)।[27] इलेक्ट्रॉनिक थरथरानवाला और दो-पोर्ट एम्पलीफायर जो कम आवृत्तियों पर उपयोग किए गए थे, माइक्रोवेव आवृत्तियों पर अस्थिर हो गए, और डायोड जैसे एक-पोर्ट उपकरणों पर आधारित नकारात्मक प्रतिरोध ऑसिलेटर और एम्पलीफायरों ने बेहतर काम किया।

1957 में जापानी भौतिक विज्ञानी लियो इसकी द्वारा आविष्कार किया गया टनल डायोड कुछ मिलीवाट माइक्रोवेव शक्ति का उत्पादन कर सकता था। इसके आविष्कार ने माइक्रोवेव ऑसिलेटर्स के रूप में उपयोग के लिए बेहतर नकारात्मक प्रतिरोध अर्धचालक उपकरणों की खोज की शुरुआत की, जिसके परिणामस्वरूप 1956 में डब्ल्यू.टी. रीड और राल्फ एल। जॉनसन द्वारा IMPATT डायोड का आविष्कार किया गया और 1962 में जेबी गन द्वारा गन डायोड का आविष्कार किया गया।[27] डायोड आज सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले माइक्रोवेव स्रोत हैं।

दो कम शोर वाले सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स नकारात्मक प्रतिरोध वाले माइक्रोवेव एम्पलीफायर विकसित किए गए; रूबी मेसर का आविष्कार 1953 में चार्ल्स एच. टाउन्स, जेम्स पी. गॉर्डन और एच.जे. ज़ीगर द्वारा किया गया था, और 1956 में मैरियन हाइन्स द्वारा विकसित वैरेक्टर पैरामीट्रिक एम्पलीफायर ।[27] इनका उपयोग रेडियो टेलीस्कोप और सैटेलाइट ग्राउंड स्टेशनों में कम शोर वाले माइक्रोवेव रिसीवर के लिए किया जाता था। मेसर ने परमाणु घड़ियों के विकास का नेतृत्व किया, जो दो ऊर्जा स्तरों के बीच एक इलेक्ट्रॉन संक्रमण से गुजरने वाले परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित एक सटीक माइक्रोवेव आवृत्ति का उपयोग करते हुए समय रखते हैं। नकारात्मक प्रतिरोध एम्पलीफायर सर्किट को नए पारस्परिकता (विद्युत नेटवर्क) वेवगाइड घटकों के आविष्कार की आवश्यकता होती है, जैसे कि परिसंचारी, आइसोलेटर (माइक्रोवेव) एस, और दिशात्मक कप्लर्स। 1969 में कुरोकावा ने नकारात्मक प्रतिरोध सर्किट में स्थिरता के लिए गणितीय शर्तों को व्युत्पन्न किया जो माइक्रोवेव ऑसिलेटर डिजाइन का आधार बना।[39]


माइक्रोवेव एकीकृत सर्किट

केu उपग्रह टेलीविजन डिश में प्रयुक्त बैंड माइक्रोस्ट्रिप सर्किट।

1 9 70 के दशक से पहले माइक्रोवेव डिवाइस और सर्किट भारी और महंगे थे, इसलिए माइक्रोवेव आवृत्तियों को आम तौर पर ट्रांसमीटरों के आउटपुट चरण और रिसीवर के आरएफ फ्रंट एंड तक सीमित कर दिया गया था, और सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए कम मध्यवर्ती आवृत्ति के लिए हेटरोडिंग कर रहे थे। 1970 के दशक से वर्तमान तक की अवधि में छोटे सस्ते सक्रिय सॉलिड-स्टेट माइक्रोवेव घटकों का विकास देखा गया है, जिन्हें सर्किट बोर्डों पर लगाया जा सकता है, जिससे सर्किट माइक्रोवेव आवृत्तियों पर महत्वपूर्ण सिग्नल प्रोसेसिंग कर सकते हैं। इसने उपग्रह टेलीविजन, केबल टेलीविज़न , GPS उपकरणों और आधुनिक वायरलेस उपकरणों जैसे स्मार्टफोन, वाई-फाई और ब्लूटूथ को संभव बनाया है जो माइक्रोवेव का उपयोग करके नेटवर्क से जुड़ते हैं।

माइक्रोस्ट्रिप, माइक्रोवेव आवृत्तियों पर प्रयोग करने योग्य एक प्रकार की ट्रांसमिशन लाइन का आविष्कार 1950 के दशक में मुद्रित सर्किट के साथ किया गया था।[27] मुद्रित सर्किट बोर्ड ों पर आकार की एक विस्तृत श्रृंखला को सस्ते में बनाने की क्षमता ने कैपेसिटर, इंडक्टर्स, स्टब (इलेक्ट्रॉनिक्स), पावर डिवाइडर और दिशात्मक युग्मक , डायरेक्शनल कप्लर्स, डिप्लेक्सर्स, इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर और एंटेना के माइक्रोस्ट्रिप संस्करणों को बनाने की अनुमति दी, इस प्रकार कॉम्पैक्ट माइक्रोवेव की अनुमति दी सर्किट बनाए जाने हैं।[27]

माइक्रोवेव आवृत्तियों पर संचालित ट्रांजिस्टर 1970 के दशक में विकसित किए गए थे। सेमीकंडक्टर गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) में सिलिकॉन की तुलना में बहुत अधिक इलेक्ट्रॉन गतिशीलता होती है,[27]इसलिए इस सामग्री से बने उपकरण सिलिकॉन के समान उपकरणों की आवृत्ति के 4 गुना पर काम कर सकते हैं। 1970 के दशक की शुरुआत में GaAs का उपयोग पहले माइक्रोवेव ट्रांजिस्टर बनाने के लिए किया गया था,[27]और यह तब से माइक्रोवेव अर्धचालकों पर हावी है। MESFETs (धातु-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर ), गेट के लिए Schottky डायोड का उपयोग करते हुए तेज़ GaAs क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर, 1968 में विकसित किए गए थे और 100 GHz की कटऑफ आवृत्तियों तक पहुँच चुके हैं, और अब सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सक्रिय माइक्रोवेव डिवाइस हैं।[27] उच्च आवृत्ति सीमा वाले ट्रांजिस्टर का एक अन्य परिवार एचईएमटी (उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर ), एक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर है जो दो अलग-अलग अर्धचालकों, AlGaAs और GaAs के साथ बनाया गया है, जो हेट्रोजंक्शन तकनीक का उपयोग करता है, और समान HBT ([[ heterojunction द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर ]])।[27]

GaAs को सेमी-इंसुलेटिंग बनाया जा सकता है, जिससे इसे वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिस पर निष्क्रिय घटक ों के साथ-साथ ट्रांजिस्टर वाले सर्किट को लिथोग्राफी द्वारा गढ़ा जा सकता है।[27]1976 तक इसने पहले एकीकृत सर्किट (ICs) का नेतृत्व किया, जो माइक्रोवेव आवृत्तियों पर कार्य करता था, जिसे मोनोलिथिक माइक्रोवेव एकीकृत परिपथ (MMIC) कहा जाता है।[27] इन्हें माइक्रोस्ट्रिप पीसीबी सर्किट से अलग करने के लिए मोनोलिथिक शब्द जोड़ा गया था, जिसे माइक्रोवेव इंटीग्रेटेड सर्किट (एमआईसी) कहा जाता था। तब से सिलिकॉन एमएमआईसी भी विकसित किए गए हैं। आज MMICs एनालॉग और डिजिटल हाई-फ़्रीक्वेंसी इलेक्ट्रॉनिक्स दोनों के वर्कहॉर्स बन गए हैं, जिससे सिंगल-चिप माइक्रोवेव रिसीवर, ब्रॉडबैंड एम्पलीफायर, मोडम और माइक्रोप्रोसेसर के उत्पादन को सक्षम किया जा सकता है।

यह भी देखें


संदर्भ

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